发布时间：2021-02-05点击：5679
今天我们主要说说这个负极集流体--铜箔的制作工艺。。 。。。。 。 。学过化学的小伙伴都知道，， ，，，，这里***主要的工艺就是电解。。 。。。。 。 。电解铜箔，， ，，，，是由电解液中的铜离子在光滑旋转不锈钢板（一般用钛板）圆形阴极滚筒上沉积而成，， ，，，，铜箔紧贴阴极滚筒面的面称为光面，， ，，，，而另一面称为毛面。。 。。。。 。 。早年间我们用的比较多的是7μm的铜箔，， ，，，，而现在，， ，，，，6μm都已经大量量产，， ，，，，甚至5μm以下的都已经开始小试了。。 。。。。 。 。而国内一般箔材厂，， ，，，，并不是单独生产锂电箔材，， ，，，，还有电子箔材，， ，，，，也就是用于计算机，， ，，，，PCB板等的铜箔。。 。。。。 。 。
1.溶铜
顾名思义，， ，，，，首先把原材料买回来，， ，，，，这里的原材料主要是铜线，， ，，，，铜料的表面积越大越好，， ，，，，铜料之间要有较小的缝隙，， ，，，，以增大反应面积，， ，，，，把处理好的含量高达95%以上的铜线投入到放有硫酸的罐体中，， ，，，，并进行加热，， ，，，，当然，， ，，，，这里要加入氧气，， ，，，，通常压缩空气即可，， ，，，，我们叫鼓风，， ，，，，便于其进行氧化化合反应，， ，，，，促进铜的溶解。。 。。。。 。 。这里我们主要查看来料的铜含量，， ，，，，反应速度与槽内铜料的总表面积有关，， ，，，，表面积越大，， ，，，，反应速度加快。。 。。。。 。 。其次与风量有关，， ，，，，风量增加，， ，，，，反应速度也加快。。 。。。。 。 。
2.过滤
经过溶铜罐的铜线已经溶成硫酸铜液体，， ，，，，当然，， ，，，，铜线里面难免会有一些杂质，， ，，，，而我们锂电池厂对杂质又是深恶痛绝，， ，，，，加之成品检测也会对杂质有要求。。 。。。。 。 。所以溶铜结束后我们会对硫酸铜液体进行过滤，， ，，，，过滤掉里面的杂质以及一些大的未溶解物。。 。。。。 。 。过滤分为多级，， ，，，，有初级过滤，， ，，，，筛网目数小，， ，，，，孔径大，， ，，，，主要拦截其中的大的物质； ；；；；有硅藻土过滤，， ，，，，吸附一些杂质； ；；；；还有精密过滤，， ，，，，筛网目数大，， ，，，，孔径小。。 。。。。 。 。由之前我们知道，， ，，，，铜线溶于硫酸，， ，，，，故而恒行3过滤筛网材质，， ，，，，需要选择耐酸耐腐蚀的材质，， ，，，，比如树脂类，， ，，，，聚酯纤维等。。 。。。。 。 。
3.降温
因为在溶铜时候的温度较高，， ，，，，不可能直接把硫酸铜溶液流转到后面，， ，，，，所以需要降温，， ，，，，此外，， ，，，，也有一些添加剂需要加入，， ，，，，添加剂也是一个铜箔企业的核心，， ，，，，特别是添加剂的种类和配比。。 。。。。 。 。液体的降温一般是双层管道置换热量，， ，，，，内部流转硫酸铜溶液，， ，，，，外层流转冷却水。。 。。。。 。 。
4.生箔钝化
经过降温的硫酸铜液体到了***关键的一步，， ，，，，生箔。。 。。。。 。 。所谓生箔，， ，，，，就是电解铜还原成铜的过程。。 。。。。 。 。这里有阴极辊，， ，，，，阳极座，， ，，，，电解槽。。 。。。。 。 。阴极辊一般是钛辊，， ，，，，表面比较光滑，， ，，，，粗糙度满足要求； ；；；；阳极座一般是纯铜板； ；；；；硫酸铜做为电解液。。 。。。。 。 。在直流电的作用下，， ，，，，阳离子移向阴极，， ，，，，阴离子移向阳极。。 。。。。 。 。在阴极上Cu2+得到2个电子还原成Cu，， ，，，，并在阴极辊上结晶形成生箔。。 。。。。 。 。粗铜中杂质如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子(Zn和Fe)，， ，，，，由于这些离子与铜离子相比不易析出，， ，，，，所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阴极上析出。。 。。。。 。 。比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部。。 。。。。 。 。具体反应如下。。 。。。。 。 。
1.阳极反应：
Cu — 2e- = Cu2+
Me — 2e-= Me2+
H2O — 2e- = 2H+ + 1/2O2
SO4 2- — 2e- = SO3 + 1/2O2
式中Me代表Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属，， ，，，，它们从阳极上溶解进入溶液。。 。。。。 。 。H2O和SO4 2-失去电子的反应由于其电位比铜正，， ，，，，故在正常情况下不会发生。。 。。。。 。 。贵金属的电位更正，， ，，，，不溶解，， ，，，，而进入阳极泥。。 。。。。 。 。
2.阴极反应：
Cu2+ + 2e = Cu
2H+ + 2e- = H2
Me2+ + 2e- = Me
在这些反应中，， ，，，，具有标准电位比铜正、浓度高的金属离子才可能在阴极上被还原，， ，，，，但它们在阳极不溶解，， ，，，，因此只有铜离子还原是阴极反应的主要反应。。 。。。。 。 。
铜离子得电子在阴极还原后，， ，，，，便生成了铜箔，， ，，，，暴露在空气中的铜箔会氧化，， ，，，，所以会在同时添加钝化液。。 。。。。 。 。一般铜箔用铬酸盐（或锌盐）溶液进行表面钝化（即防氧化处理），， ，，，，使铜箔表面形成以铬（或铬锌）为主体的结构复杂的膜层，， ，，，，使铜箔不会因直接与空气接触而氧化变色，， ，，，，同时也提高了铜箔的耐热性。。 。。。。 。 。这里铜箔的厚度由阴极电流密度和阴极辊的转速所控制。。 。。。。 。 。
5.分切
通过生箔钝化的箔材，， ，，，，通常是一米多的大卷。。 。。。。 。 。根据各锂电池工厂的需求，， ，，，，分切成想要的长度，， ，，，，同时，， ，，，，对刚才生的箔材进行检测，， ，，，，检测表面是否光滑，， ，，，，是否有凹坑，， ，，，，是否有凸起等，， ，，，，对不合格的箔材进行回收处理。。 。。。。 。 。
6.检测项目
主要的检测项目有厚度、面密度、拉升强度/延展率、粗糙度、抗氧化、光亮度等。。 。。。。 。 。厚度就不说了，， ，，，，不管你要5μm，， ，，，，6μm，， ，，，，还是7μm，， ，，，，各有自己的要求，， ，，，，测试难度也不大，， ，，，，千分尺即可测试； ；；；；面密度测试可选用方形或者圆形的一块铜箔，， ，，，，称重，， ，，，，然后计算即可； ；；；；抗拉强度/延展率使用拉力机在正常检测环境下即可检测，， ，，，，像我们用的比较多的7μm铜箔，， ，，，，抗拉强度一般要达到400N/平方毫米，， ，，，，延展率4%以上； ；；；；粗糙度，， ，，，，使用粗糙度测试仪即可，， ，，，，箔材分为毛面和光面，， ，，，，会有些差别； ；；；；浸润性，， ，，，，用达因笔即可，， ，，，，测试表面张力、浸润性，， ，，，，达因笔简单***； ；；；；抗氧化性能则多是进行烘烤，， ，，，，然后观其颜色变化。。 。。。。 。 。
总结上面所述，， ，，，，电解铜箔生产工序简单，， ，，，，主要工序有三道：溶液生箔、表面处理和产品分切。。 。。。。 。 。其生产过程看似简单，， ，，，，却是集电子、机械、电化学为一体，， ，，，，并 且是对生产环境要求特别严格的一个生产过程。。 。。。。 。 。所以，， ，，，，电解铜箔行业并没有一套标准通用的生产设备和技术，， ，，，，各生产商各显神通，， ，，，，这也是影响国内电解铜箔产能及品质提升的一个重要瓶颈，， ，，，，加之客户的要求不一，， ，，，，也造成了制造中很多中间产品铜箔的浪费，， ，，，，一次投入产出比甚至达不到80%，， ，，，，不得不把这些铜箔二次制造，， ，，，，浪费资源。。 。。。。 。 。未来，， ，，，，现在各厂家主要路线是朝着超薄和长收卷方向在进行优化升级，， ，，，，相信这个行业会在规范化、标准化指导下，， ，，，，越来越好。。 。。。。 。 。
来源：Lithiuman江子才公众号
